建院开始即成立了病理科，至1972年期间由大学病理教研室业务代管。1973年长征医院病理科自教研室完全独立出来，任命正式的病理科主官。1995年先后批准为硕士学位授权学科，2005年9月成为博士学位授权学科。
科室状况：现有病理医师、技术员和辅助工作人员20名，其中教授、主任医师3名、副高级职称4名。现有工作使用场地约300平米，将增至500余平米。设有常规病理室、免疫组化室、免疫荧光室、细胞病理室和分子病理室。长征医院病理科是上海市临床（疑难）病理读片会挂靠单位。
教学培养：长征病理科还是上海市几家住院医师规范化培训基地之一，除完成本科生、大专生等临床病理教学任务外，还先后培养了硕士研究生15名，博士研究生3名，以及大批病理住院医师、进修医师和技术骨干，为培养和输送了优秀的病理专业人才。
历任主任：张罗、欧士欢、陈咏莲、刘惠敏。副主任：余宏宇。副教授王岚、李玉莉；副主任技师张佰平、何金。
长征病理科不仅具有与综合性三甲医院相适应的高水平全科病理诊断能力（年诊断常规病理近3万例），而且在疑难病理诊断、肿瘤病理包括某些专科病理诊断（肝病理、骨髓和淋巴造血病理、神经病理、胃黏膜病理、宫颈病理和骨肿瘤关节滑膜病理等）上形成了自己的特色，作为上海市临床（疑难）病理读片会挂靠单位，近三十年来每周四在此举行由上海市约50家三级和二级医院专家参与的疑难病理读片活动，使得全上海市（包括该院）相当部分各有造诣的顶级病理专家能够为全市乃至临近省份的疑难病理诊不仅断提供实时咨询服务、年建议诊断或咨询各医院提供的疑难病理诊断病例约2500例，而且也为上海市年轻病理医生实战的培养训练做出了突出贡献。
病理科人员在病理诊断相关技术上勇于创新，曾先后承担了国家自然科学基金资助6项、上海市课题4项及大量国家级和省部级临床协作科研任务等，发表国内外论文200余篇，先后获国家科技发明奖1项、科技进步二等奖4项、医疗成果二等奖1项、中华科技医疗成果二等奖1项、科技进步或医疗成果三等奖7项、上海市医学科技三等奖1项,。主编、副主编专著5部，参编8部。兼任7个国家、地方学术组织重要职务。担任3本杂志编委和3本SCI杂志审稿等职。
病理科在病理诊断中重视扎实病理技术基本功，在常规石蜡、免疫组化、免疫荧光、特殊染色及分子病理技术上均获得突出成绩。在上海市医学会病理专科分会近年来举办的全市石蜡切片、冰冻切片、免疫组化技术竞赛中连续四年都获得第一名的佳绩，2011年在中华医学会病理学分会举办的"徕卡杯"全国免疫组化测评比赛中荣获一等奖。这些均有力的支持了相应临床科室及其诊断业务的发展，尤其是为疾病个体化治疗提供了基本的诊断保障。
